中分辨率遥感图像土地利用与覆被分类的方法及精度评价

利用TM、SPOT及CBERS-1等中分辨率卫星图像,对土地覆被的专家系统分类方法、居民地的决策树提取方法以及水体的迭代混合提取方法进行了试验,其总体精度达到87.89%,与常用的监督分类方法相比精度可提高7.86%。专家系统分类的结果叠合居民地、水体等易于混分专题信息,可以形成精度较高的土地利用与覆被分类结果。

基于中分辨率遥感图像的土地利用与覆被分类系统构建

研究目的:研制基于遥感的土地利用与覆被分类系统,为国家土地利用与覆被基础数据库建设和宏观土地资源遥感动态监测提供分类依据。研究方法:文献资料法、比较分析法和计算机试验法。研究结果:根据中分辨率卫星传感器的波谱响应特征和土地利用与覆被遥感信息获取技术,提出基于中分辨率遥感图像的土地利用与覆被分类系统,并给出各个类别在遥感图像上的解译标志。研究结论:该系统基本可以满足在国家尺度上的遥感分类应用要求。

传统农区土地利用与覆被变化(LUCC)及其生态环境效应

以荣昌县2005年和2012年两期土地利用数据库为数据源,通过地类转换获取县域土地利用与覆被变化信息,并利用区域生态环境质量指数和区域土地利用与覆被类型转换生态贡献率模型,对产生的生态环境效应进行定量分析和评价.研究结果表明:1 2005-2012年间,在退耕还林、工业化、城镇化以及产业结构调整多重因素驱动下,研究区以往较为稳定的土地利用与覆被类型转换频繁,突出表现在水田、旱地、林地、园地及建设用地间的转换;2 2005-2012年,研究区生态环境质量指数从0.358 2上升至0.382 2,总体呈现好转趋势,其中旱地向林地、建设用地向林地、水田向林地转换的贡献率最为突出;3仍然存在对生态环境不利的负效应转换,尤其应注意林地向旱地、林地向水田、林地向建设用地的逆向转换.研究认为,实施"人退林进",加强林地抚育,严格耕地保护,控制建设用地空间蔓延,强化集约利用,是今后改善和提升传统农区生态环境质量的重要策略.

科尔沁沙丘草甸相间地区土地利用与覆被识别

为了实现基于单独光学遥感数据对科尔沁沙丘草甸相间地区土地利用与覆被(LULC)类型的识别,选用2018年64景Sentinel-2影像,结合影像分割技术,利用植被物候信息和生境特征,建立了基于群落水平的LULC决策树识别规则,总体分类精度为0.91,Kappa系数为0.89。分类结果显示:研究区旱地分布面积最大,占33.79%,灌木群落次之,占25.03%,高多样性半灌木群落和乔木林相近,分别为14.54%和10%,低多样性半灌木群落、草甸地和流动沙地分别占5%左右,剩余类型的总占比小于5%。该方法不仅可以准确反映研究区覆被类型的空间分布情况,还能给出不同覆被类型的生长发育状况,可为该区域物质循环研究提供基础数据,同时为该区域历史LULC识别提供阈值参考。

基于SVM遥感分类技术的艾比湖地区20a土地利用与覆被变化及其驱动力分析

【目的】土地利用与土地覆被变化是影响干旱区生态环境变化的一个重要因子,利用遥感技术可以从大尺度上主动快速地发现变化区域,具有实时性、动态性、宏观性等优势。研究针对传统的遥感图像分类方法在精度和分类效率等方面存在不足,不确定性较高等问题,采用支持向量机(SVM,Support Vector Machine)分类技术,监测了艾比湖地区1990、2001和2011年的土地利用与覆被变化情况,分析近20 a艾比湖地区各类用地在数量和结构上的变化,探讨影响其变化的驱动力因子。【方法】选择生态环境脆弱的新疆艾比湖地区为研究区,采用SVM分类技术对艾比湖地区1990、2001和2011年三期遥感影像进行分类,并与传统的最大似然分类法和决策树分类法进行对比实验,选取最优分类方法结合GIS、GPS技术,在综合野外调查的基础上对新疆艾比湖地区20 a的土地利用与覆被变化进行监测。【结果】SVM分类方法的分类精度和Kappa系数最高,基于该技术分析出1990～2011年间艾比湖地区各类土地利用类型在结构和数量上都发生了较大变化。【结论】SVM分类方法为最优分类方法;在近20 a的时间里,艾比湖地区各类用地均发生了较大的变化;影响艾比湖地区土地利用与覆被变化的驱动力因素主要包括自然因素和人文因素,但由于短时期内自然因素对艾比湖地区土地利用变化的影响因素较小,因而人文因素被认为是影响当地土地利用与土地覆被变化的主要驱动力因素。

城市台站周边热岛效应和土地利用与覆被变化关系

以合肥市气象站为中心,利用1990～2006年的Landsat TM影像,获取不同半径圆形缓冲区范围内下垫面土地分类信息以及对应年份的气温年均值、极值、日定时数据资料,分析了下垫面各土地类型及其变化和站点周边热岛效应的关系。分析得出:城市热岛与建设用地有着最强正相关,与林草地和耕地有着显著负相关,与夜晚水体有着较强正相关。下垫面类型对城市热岛的影响随着每天的不同时刻而变化。4种下垫面类型对城市热岛的影响范围上,建设用地一般在6km以内、林草地4km以内、耕地在4km时最显著,水体则随着距离的增加,其影响范围缓慢上升到8km。同时,通过分析土地利用年变化和城市热岛效应变化的关系,进一步验证了城市发展对城市热岛效应起着至关重要的作用。最高温和14时(北京时间)热岛强度年变化与土地利用年变化有着较强的相关性。另外,迁站后热岛效应明显减弱。最后,重点探讨了下垫面类型和热岛效应关系的可能原因。

基于面源污染的土地利用与覆被分类系统的构建及其应用

依据生态服务功能和人类干扰程度,在全国土地利用分类标准的基础上进一步细化和调整,提出基于面源污染问题的土地利用/土地覆被二级分类系统,并应用到上海市滴水湖集水区。一级指标分为林地、耕地、建筑等,反映了地表径流方式;二级进一步细化和调整,将草地分为自然的荒草地和人工草坪,耕地细分出大棚,坑塘细分出养殖池,农村住宅细分出家禽养殖场,公园与绿地归为林地和草地,旁道树归为林地等,这些类型可以与实际面源污染相对应,较好地解决了土地利用/土地覆被分类系统与面源估算之间衔接的问题。

近20年来黄河三角洲土地利用与覆被动态变化——以东营市为例

以黄河三角洲东营市为例，对东营市1989年、1999年、2009年三期遥感影像用ERDAS和ARCGIS软件进行融合、镶嵌、裁剪和解译，分析1989—2009的东营市土地利用／覆被变化．结果表明黄河三角洲东营市近二十年来建筑用地、水域、盐田、养殖水面、耕地面积呈总体增加趋势，而草地、未利用地、滩涂和林地呈现总体减少的趋势，其中盐田的增加速度最快，建设用地面积增加最大．1999—2009与1989—1999相比综合土地利用动态度和土地利用综合程度都提高了，土地利用更加集约化．

基于土地利用变化的江苏省碳排放时空差异与碳平衡分区

以江苏省13个设区市为例,基于碳排放(CE)和碳吸收估算方法,分析2005—2020年江苏省市域碳收支和碳补偿率的时空演变特征,随后引入环境基尼系数(EGC)从经济和生态两个角度分析空间碳平衡特征。结果表明:2005—2020年,江苏省土地利用碳排放从14210.005×10^(4)t增至23015.325×10^(4)t,碳吸收3039.383×10^(4)t波动上升至3628.703×10^(4)t,总体表现为碳源;13个设区市的碳补偿率整体呈现下降趋势,碳排放量与经济发展水平处于比较协调状态,与其人口聚集协调性较高;根据碳平衡分析,将13个设区市划分为碳汇功能区、低碳保持区、经济发展区、碳强度控制区、高碳优化区5类,并建议前两个分区充分发挥生态优势,着重推进生态产品价值变现;其余分区优先推动产业低碳转型,能源绿色化发展。

新疆焉耆盆地近40年土地利用与土地覆被演化

焉耆盆地是塔里木盆地广博荒漠背景下的一个绿洲,盆地内各种景观分异十分显著,其中心的博斯腾湖在当前西部大开发之际担当着向塔里木油田供水和向塔里木河生态输水的重要任务。因而了解焉耆盆地土地利用与覆被格局及其变化是博斯腾湖及其下游地区今后规划和发展的前提。该文通过利用各种景观指数以及斑块转移矩阵分析了20世纪60年代、90年代以及2000年焉耆盆地的土地利用与覆被类型的演化特征。结果显示从20世纪60年代到2000年,研究区土地利用与土地覆被结构经历了复杂的演化,盆地内各种景观变得越来越破碎,异质性明显增加;但是总的来说,盆地中绿洲和荒漠仍呈现出鲜明的分异。而人口的增加、农业的发展模式、以及由于自然和人为因素所产生的水资源的动态变化等是导致盆地土地利用与覆被变化的主要影响因子。

陆地卫星影像用于土地利用覆被变化中的波段组合研究

在遥感图像处理软件(earth resource data analysis system,ERDAS)的支持下,以香日德绿洲为研究区,综合运用该软件提供的多种方法,分别计算了相关统计信息.利用相关系数矩阵、特征向量和特征值,按照最佳波段组合原则,得到了该区用于土地利用与覆被(land use and land coverchange,LUCC)的波段组合为TM247(专题制图仪,thematic mapper,TM).TM145为提取居民点和水域的最佳组合,TM345为提取耕地、林地、草地的最佳组合.该方法及其思想不仅可用于确定陆地卫星影像中的最佳波段组合,而且可用于确定其他专题最佳波段组合中.

渭-库绿洲土地利用/覆被变化与蒸散量时空特征分析

以新疆维吾尔自治区渭干河-库车河三角洲绿洲为研究对象,利用支持向量机法(SVM)对1997和2015年Landsat TM/OLI遥感影像获取土地利用/覆被类型信息,基于SEBAL模型对研究区蒸散发(ET)进行估算并分析土地利用/覆被类型对ET的影响.研究结果表明:1997—2015年渭-库绿洲土地利用/覆被类型变化较显著,总体呈"一增四减"的变化趋势;不同土地类型的SEBAL模型参数和ET具有明显差异,而水体中ET与LAI、NDVI、SAVI之间呈反相对应;而研究区2期ET空间分布特征基本一致,整体表现为西高东低、北高南低的分布规律,植被覆盖越高,ET越高,而低植被覆盖区域地表温度越高,则ET越低,表明土地利用类型变化对ET的空间分布具有一定的影响..

基于MLP-ANN与Markov Chain的土地利用变化预测方法——以锡林郭勒盟为例

以北方草地典型地区—内蒙古锡林郭勒盟为案例区,在1995年到2000年的土地利用变化与驱动力分析的基础上,利用土地利用转换类型和驱动力模型,采用多层感知人工神经网络模型分析了各种土地利用类型未来的转换潜力;利用马尔可夫链模型,预测了2005和2010年土地利用格局。预测结果显示:高覆盖度草地减少幅度最大,中覆盖度草地减少相对和缓,高、中覆盖度草地的减少造成了未利用地和低覆盖度草地的增加,尤其是前者增加的幅度最大;从空间分布看,高覆盖度草地的减少集中在西北部地区,主要转变为中低覆盖度草地,中覆盖度草地的减少主要集中在西南部地区,其流向主要是以沙化土地为主的未利用地;案例研究表明,多层感知人工神经网络模型与马尔可夫链模型的结合与应用能够在很大程度上预测稳定驱动力作用下的土地利用变化趋势,从而为生态干预提供指导。

湘西州山区土地利用类型的地形梯度效应与景观格局分析

为进一步定量探究地形因子在土地利用中的影响程度大小,以湘西州山区为研究对象,借助ArcGIS空间分析功能从DEM数据中提取了湘西州高程、坡度和地形位指数信息,并利用地形位指数、分布指数以及土地利用综合强度指数系统探究了该州土地利用地形梯度效应,同时结合景观格局指数对其进行了景观格局分析。结果表明:1)湘西州土地利用类型空间分布格局具有明显地形梯度效应,高程、坡度与地形位指数对空间格局形成具有重要影响;2)耕地、建设用地和水域一般分布于低地形位区间,其中水域在坡度地形位中同时处于低地形位和高地形位区间。林地大多分布于高地形位区间。土地利用综合强度指数呈现随地形位指数增大而减小的趋势。3)湘西州景观中的耕地破碎度最大且空间结构最为复杂,林地占主体且集聚性最高,景观类型分布不均,景观结构有待优化。该结果可以为湘西州山区土地利用模式优化与水土保持综合治理提供参考依据与建议,助力其减贫发展与乡村振兴。

基于GIS的县域尺度土地利用动态变化——以福建省建瓯市为例

土地利用变化深刻影响着全球可持续发展状况,目前已成为全球环境变化研究的热门课题之一。近年来,县域成为了推进新型城镇化的重点区域,土地利用十分活跃,掌握县域土地利用状况对于区域的可持续发展具有重要意义。因此,本文以县级市-福建省建瓯市作为研究案例,对该市1995~2015年的土地利用情况进行定量分析,以期为小尺度区域土地的合理利用提供参考。研究结果表明:(1)总体上看,建瓯市的土地利用变化速度较为平稳。从各土地利用类型上看,20年间建瓯市各土地利用变化活跃,其中耕地是面积增加最多的用地类型,动态变化最为剧烈,动态度达42.4%。(2)研究期间,建瓯市的土地资源开发强度和集约化程度均在全国水平之上,土地利用的综合水平较高,土地利用开发指数和垦殖指数在20年间均呈持续增长态势。(3)建瓯市耕地面积的大量增加,主要得益于林地、未利用地和草地的大量转入。

基于GIS的松溪县土地利用空间格局分析

利用5期Landsat TM/ETM遥感影像作为数据源,采用面向对象的分类方法,对松溪县1995~2015年间的土地利用空间格局进行分析,结果表明:松溪县最主要的基质类型是林地,范围遍布于全县,且连片分布;建筑用地主要分布于松溪县的东部;其余土地利用类型分布较为分散。从各土地利用类型的面积变化上看,研究期间林地、建筑用地和水域的面积有所增加,而草地、耕地和建筑用地的面积有所减少。六种土地利用类型的转出概率由大到小依次为:未利用地>草地>耕地>建筑用地>水域>林地。

过去300年中国土地利用、土地覆被变化与碳循环研究

历史时期的土地利用与土地覆被变化是影响陆地生态系统碳循环的重要因素。过去300年间，我国土地利用与覆被发生了较大变化，林地面积迅速减小，垦殖扩张明显，均对陆地生态系统的碳循环产生了重要的影响。采用通过第一手历史文献资料重建的历史土地数据，分析了过去300年我国土地利用变化的主要特征，研究表明：在研究时段，耕地面积持续增加，从清前期1661年的60.78×10^6hm^2增加到20世纪末的96.09×10^6hm^2；森林面积从1700年的248.13×10^6hm^2降至1949年的109.01×10^6hm^2。受土地利用与覆被变化影响，全国陆地生态系统的碳储量也随之变化。其中，地上植被破坏弓I起的碳排放大约为3.70Pg C；土壤有机碳排放介于0.80-5.84Pg C之间，最适估计为2.48Pg C；植被和土壤变化引发的碳排放总计达4.50-9.54Pg C，最适估算为6.18Pg C。这远小于国外学者估算所得的17.1-33.4Pg C的排放量。碳排放的空间分异明显，由于东北地区和西南地区的植被破坏相对较大，过去300年间这两个地区受土地利用与覆被变化影响的碳排放也较大，其余排放量从大到小依次为内蒙古地区、华南西部地区、新疆和青藏高原区；而作为历史上传统农区的华北地区和华东地区，土地利用与覆被变化对陆地生态系统碳储量影响相对较小。但是近年有关研究显示，目前全国自然植被活动增强，土地利用活动，特别是农林活动正对陆地生态系统碳储量产生比较明显的积极作用。

阿尔金山自然保护区土地利用／覆被变化对藏野驴栖息地的影响

阿尔金山国家级自然保护区是青藏高原的特有种藏野驴的主要保护区之一。分析土地利用/覆被变化(LUCC)对藏野驴潜在栖息地的影响是维持藏野驴在未来生存与发展的直接途径。本文以生态位理论为指导,综合应用GIS技术,构建基于GIS的生态位模型,结合层次分析法(AHP)与转移矩阵分析方法,分析自保护区1985年(建立)至2000年间LUCC对藏野驴不同适宜性栖息地的影响。结果表明:高适宜性栖息地与中适宜性栖息地变化不明显,高适宜性栖息地主要位于卡尔墩检查站周围区域、保护区东北部沿着阿尔金山的高适宜性廊道,中适宜性栖息地位于高适宜性栖息地周围,二者面积均略有增加;高适宜性栖息地面积增加的主要来源为中适宜性栖息地,而中适宜性栖息地面积增加的主要来源为低适宜性栖息地与不适宜区域;低适宜性栖息地面积减小剧烈,其面积减少的去向主要是不适宜区域,不适宜性区域面积不断扩大;藏野驴不同适宜性栖息地的总体变化趋势是栖息地格局向两端集中,即向高适宜性栖息地与不适宜区域转化。

基于GIS的宁夏中部干旱带生态安全空间格局的评价

生态安全是影响区域可持续发展的重要因素,通过构建生态安全评价模型,利用ERDAS遥感影像处理软件获取2017年9月宁夏中部干旱带LUCC数据,Fragstat景观软件获取景观格局指数,借助ARCGIS空间数据处理系统中的空间分析、叠加与重分类等功能对研究结果进行空间分类处理,对宁夏中部干旱带生态安全空间格局进行评价。结果表明:(1)宁夏中部干旱带的生态安全指数在12.15-85.76之间,安全状态跨度大、结构复杂。生态高度安全区面积最小,占研究区总面积的7.50%;生态较高安全区面积次之,占研究区总面积的11.64%;而生态一般安全区、生态临界安全区和不安全区分别占27.58%、28.99%和24.29%,区域空间差异较大;(2)宁夏中部干旱带的生态安全空间格局受地表水资源分布的限制,表现为沿红寺堡灌区、固海灌区、盐环定扬水灌区及清水河两侧呈带状分布,其安全度由里至外逐渐降低;(3)研究结果对区域土地资源可持续利用、生态移民工程、生态环境建设等提供科学依据。

基于卫星遥感技术的区域经济发展模型构建

针对区域经济发展调查中传统方法费时费力、数据缺乏客观性的问题,从区域经济发展引起地球表面形态变化的角度出发,借助卫星遥感技术优势,构建模型,以便更加客观、真实地了解区域经济发展形势。首先,基于卫星遥感数据,获取不同时相地球表面形态变化和土地利用信息;其次,分析各土地利用类型与各区域经济指标之间的相关性,优选敏感因子;然后,结合社会调查数据,构建区域经济发展模型;最后,进行精度评价,以验证模型的有效性和适用性。以舟山群岛为例的研究结果表明,建设用地面积是与各经济指标相关性最强的敏感因子,与国内生产总值(gross domestic product,GDP)、第一产业总值(primary industry product,PIP)、第二产业总值(secondary industry product,SIP)和第三产业总值(tertiary industry product,TIP)的相关系数分别为0.9591,0.9390,0.9546和0.9573;遥感数据与社会调查数据相结合的区域经济发展模型简单清晰,精度较高,平均决定系数R^2为0.9795。本研究为区域经济发展预测和经济数据纠偏提供了一种新思路,为观测区域经济活动及其影响提供了一种新途径,对于了解区域经济发展,调整和修正统计数据具有实用意义。